(Phys.org)—Les chercheurs ont démontré que les cristaux de glace se développeront le long de lignes droites de manière contrôlée sur des surfaces micro-rainurées. Par rapport à la formation aléatoire de cristaux de glace sur des surfaces lisses, la glace sur les surfaces microrainurées se forme plus lentement et fond plus rapidement, ce qui pourrait conduire à l'amélioration des méthodes d'antigivrage et de dégivrage. La formation de glace est actuellement un problème majeur dans une grande variété de domaines, y compris les panneaux solaires, systèmes de réfrigération, systèmes de transmission de puissance, et avions, et la nouvelle surface peut aider à réduire l'accumulation de glace dans ces systèmes.

Les chercheurs, Ching-Wen Lo, Venkataraman Sahoo, et Ming-Chang Lu à l'Université nationale Chiao Tung de Taïwan, ont publié un article sur les surfaces pour contrôler la formation de glace dans un récent numéro de ACS Nano .

"Dans le travail, nous avons démontré le contrôle de la nucléation de la glace et de la cinétique de croissance des cristaux de glace en manipulant l'échelle de rugosité locale, ", a déclaré Lu. "Le contrôle de la nucléation et le confinement de la cinétique de croissance de la glace peuvent améliorer les performances d'antigivrage et de dégivrage sur une surface. Nous prévoyons que le concept peut ouvrir la voie au développement de nouvelles surfaces antigivrage techniques."

L'idée clé derrière les surfaces microrainurées est que les cristaux de glace se forment préférentiellement, ou "nucléé, " sur les microsillons. Ainsi en ajustant la forme et le nombre de microsillons, les chercheurs pourraient contrôler la formation de cristaux de glace à la surface. Ils ont montré que la formation de glace sur une surface spéciale à microsillons en forme de V prend plus de temps pour couvrir la surface et fond plus rapidement que la glace qui se forme sur des surfaces lisses.

Ce n'est pas le premier type de surface antigivrage à être développé. Au cours des dernières années, les chercheurs ont conçu des surfaces superhydrophobes dans le but d'empêcher la formation de glace. Puisque les surfaces superhydrophobes repoussent l'eau, ils sont aussi "glace-phobiques, " présentant une adhérence inférieure à la glace que les surfaces normales. Cependant, à des températures très basses, la plupart de ces surfaces subissent encore la formation de givre. Lorsque le givre s'accumule et recouvre toute la surface, la surface perd sa propriété glaciale. L'un des avantages des nouvelles surfaces microrainurées est qu'elles peuvent contrôler la formation de glace due au gel.

Une surface qui peut réduire l'accumulation de glace a le potentiel d'avoir un impact sur une grande variété de zones. Les effets négatifs de la glace comprennent la réduction de l'efficacité des panneaux solaires et des systèmes de réfrigération, endommager l'isolation électrique des systèmes de transmission d'énergie, compromettre la sécurité des aéronefs, et nuire aux cultures agricoles.

"L'une des applications est de pallier le problème du givrage sur les panneaux solaires, " Lu a dit. " L'accumulation de givre et de neige sur les panneaux solaires peut détériorer leur efficacité de conversion d'énergie. Notre plan futur est de concevoir une surface avec un contrôle total du processus de formation de la glace, y compris la nucléation, croissance cristalline, et l'étalement de la glace."

Comprendre et contrôler la formation de glace peut même aider à résoudre le problème de la fonte des glaciers.

"En outre, le but ultime de la recherche est d'avoir le contrôle total du processus de formation de la glace, " Lu a dit. " La perspicacité tirée de ce travail pourrait être appliquée pour atténuer l'impact négatif causé par le réchauffement climatique, par exemple, la perte des calottes glaciaires."

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